Энергоэффективность электрических машин WEG

Для уменьшения магнитного сопротивления, то есть для улучшения прохождения магнитного потока применяются ферромагнитные сердечники ротора и статора. В основном они представляют собой шихтованную конструкцию из электротехнической стали (то есть набранную из отдельных листов). Электротехническая сталь обладает рядом интересных свойств. В том числе она имеет повышенное содержание кремния, чтобы повысить её электрическое сопротивление и уменьшить тем самым вихревые токи Фуко.
Электрические аспекты

Стали с содержанием кремния ближе к верхнему пределу позволяет снизить удельные потери на 0,1-0,2 Вт/кг. При повышении содержания кремния в стали увеличивается ее способность к текстурообразованию и, следовательно, к увеличению анизотропии. Чем меньше газов и неметаллических включений содержит динамная сталь, тем лучше ее магнитные свойства.
Электрические аспекты

WEG использует систему подбора различных типов высококремнистых сталей, а так же технология дополнительного отжига и травления для улучшения её электромагнитных свойств и анизотропных качеств, в том числе увеличение зернистости, обезуглероживание и окисление изоляционного слоя. Снижение содержания углерода с 0,050 до 0,020% уменьшает удельные потери на 20-25%.
Электрические аспекты

Электрические факторы повышения эффективности электрической машины
Снижение теплопотерь за счет использования различных сортов динамной стали
Электрические аспекты
Производители стали: CSN, Usiminas, Acesita, Cosipa, Baosteel, Posco.
1006 (11 Вт/кг - 1.5Тл / 60Гц) КПД 2
Usicore (5.5 Вт/кг - 1.5Tл / 60Гц) КПД 1
E230 (5.19 Вт/кг - 1.5Tл / 60Гц) КПД 1 Премиум
E170 (4.33 Вт/кг - 1.5Tл / 60Гц) КПД 1 Премиум

Электрические факторы повышения эффективности электрической машины
Улучшение электромагнитных свойств пакетов сердечников статора и ротора
Электрические аспекты
Обезуглероживание и окисление
* По Международной системе СИ 1 Гс (Гаусс) = 10~4 Тл (Тесла).
Отжиг высокочастотным током

Электрические факторы повышения эффективности электрической машины
Улучшение свойств изоляционных материалов
Использование различных способов и компаундов для пропитывания
Электрические аспекты
Пропитывание погружением (Стандартно)
Двойное погружение (для установок в месте с относительной влажностью ≥ 90%)
Струйная (с 225 габарита стандартно, или для любых других при необходимости повышения сопротивления изоляции или механической прочности)
Пропитывание погружением с добавлением силиконовых смол (двигатели для экстракции дыма 300ºC и 400ºC)

Электрические факторы повышения эффективности электрической машины
Использование различных схем всыпания катушек
Электрические аспекты

Электрические факторы повышения эффективности электрической машины
Использование кабелей со стойкой оплеткой и практичными клеммными колодками
Электрические аспекты

Термальная обработка ротора
Электрические аспекты

Механические факторы повышения эффективности электрической машины
Электрические аспекты
Термобработка ротора (индукционный нагрев токами высокой частоты) обеспечивает снижение магнитного сопротивления сердечника ротора

Механические факторы повышения эффективности электрической машины
Механические аспекты
Пример решения для вентиляции
Новая форма дефлектора для минимизации завихрений внутри воздушного потока

Механические факторы повышения эффективности электрической машины
Механические аспекты
Дополнительный внутренний вентилятор обеспечивает улучшенное охлаждение обмоток
Пример решения для вентиляции

Механические факторы повышения эффективности электрической машины
Механические аспекты
Высококачественные подшипники от ведущих производителей и качественные смазочные материалы, применяемые в электродвигателях WEG, снижают потери на трение, внося свой вклад в общее повышение энергоэффективности двигателя.

Механические факторы повышения эффективности электрической машины
Механические аспекты
Двойная механическая обработка корпуса
Повышенная точность установки подшипников и вала минимизирует потери на трение

Механические факторы повышения эффективности электрической машины
Механические аспекты
Повышенное содержание активных материалов (железа и меди)
Увеличение содержание меди на 20%-60% и динамной стали на 35% обеспечивает значительное снижение магнитных и электрических потерь в статоре

Стенд для измерения и анализа потерь в двигателе

Использование двигателей с преобразователем частоты
Преимущества

Использование ПЧ
Уменьшение стоимости обслуживания (Снижение нагрузок на двигатель)
Снижение уровня шума Увеличение срока службы двигателя
Плавное управление скоростью
Энергосбережение
Преимущества

Векторное управление с обратной и без обратной связи
Мощность: 1.1 to 1250 кВт
220…230 / 380…480 / 500…690 В
150% перегрузка по току (60 сек.)
Динамическое торможение в аварийных ситуациях
Простая и удобная установка и
программирование
СЕРИЯ WEG CFW09
Использование ПЧ

Установленная мощность двигателя почти всегда выше фактически потребляемой.
Потребляемая мощность почти всегда ниже 100%.
В обоих случаях применение ПЧ может решить проблему энергосбережения.
Это можно легко просчитать.
Использование ПЧ

Крутящий момент пропорционален квадрату
скорости
Мощность пропорциональна кубу скорости
Пример: 80% скорости = 51% мощности
50% скорости = 12.5% мощности
15% снижение скорости вентилятора даст 40%
снижение потребления мощности.
Пример: 75kW электродвигатель при 90% скорости от
номинальной будет потреблять всего 55kW.
Как сохраняется энергия?
Использование ПЧ

Использование ПЧ

Факторы повышения эффективности электрической машины
Использование ПЧ
Кривая характеристик при использовании ПЧ
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
f/fном
М
=
Мм/Мном
A
B
C
E
D

Кривая характеристик при использовании ПЧ
Электрические факторы повышения эффективности электрической машины
Использование ПЧ

Синхронные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов
Wmagnet
Увеличенный срок службы
Более высокая удельная мощность
Более высокий КПД
Увеличенный коэффициент мощности
Пониженная рабочая температура
Работа на низких скоростях без
ухудшения характеристик привода
Одинаковый уровень КПД во всём
диапазоне скорости
Самый экономичный двигатель на рынке

Синхронные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов
Wmagnet
Высокоэнергетичные магниты
внутри ротора
Специальная сборка
Паз и магнит

Wmagnet
АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
15 кВт – Габарит 160M
108,1 кг
0,0312 м3
СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ
15 кВт – Габарит 132S
70,3 кг
0,0178 м3
ЭКОНОМИЯ
ВЕС: 37,8 кг = - 35,0%
ОБЪЁМ: 0,0134 м3 = - 42,9%

Ламинирование кремнистой сталью. Низкие потери улучшают показатели эффективности и уменьшает ток намагничивания
Термообработка ротора для уменьшения сопротивления
Минимальная ширина зазора
Специсполнение шихтовки и колец для уменьшения сопротивление
Усиленная вентиляция и пониженный уровень шума
Двойная укладка катушек снижает рабочую температуру и потери энергии
Превосходные показатели КПД